永磁起重的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種永磁起重機，包括橋架、與橋架連接固定的大車運行機構、設于橋架上的小車、設于小車上的起升機構、小車運行機構以及電氣控制系統，其特征在于：卷揚筒內的卷筒軸上間隔布置有多個外轉子永磁同步電動機，外轉子永磁同步電動機的轉子與卷揚筒連接，外轉子永磁同步電動機的定子套裝于卷筒軸上，所述大車和小車運行機構均采用內轉子永磁同步電動機驅動，所述內轉子永磁同步電動機與車輪軸之間連接有永磁渦流耦合器，所述內轉子永磁同步電動機后端設有磁力盤式制動器。其結構簡單、傳動簡單可靠，具有節能、環保、自重輕、智能化、噪音小等特點，顯著提高了起升機構的安全性，且保證對起升機構維護作業時不影響起重機使用。
【專利說明】永磁起重機
【技術領域】
[0001]本發明涉及起重設備，特別是一種采用永磁同步電動機、永磁渦流耦合器和永磁制動器的永磁起重機。
【背景技術】
[0002]目前，橋式起重機因適用范圍廣泛等特點在起重設備中占有不可替代的地位，傳統的橋式起重機一般由橋架、與橋架連接固定的大車運行機構、設于橋架上的小車、設于小車上的起升機構、小車運行機構及電氣系統組成，其存在如下問題:
1、起升機構和運行機構的驅動電機均采用異步電動機，其功率因數較低，在運行時必須向電網吸收滯后的無功功率，對電網運行十分不利，且異步電動機調速性能較差，不利于對起升機構和運行機構的控制；
2、驅動電機與起升機構的卷筒軸之間、與運行機構的車輪軸之間均連接有減速機及其他連接配件，不僅存在傳動復雜、機械效率低的問題，同時，增加了起升機構、小車運行機構的故障點，維修、維護成本高；
3、運行機構的車輪組采用分散驅動方式時，常因驅動電機轉速不同造成車輪組運行不同步發生偏斜啃軌現象，使起重機振動加劇，降低整機使用壽命且浪費電能。
[0003]近年來，以科尼、SWF、德馬格為代表的歐式起重機進入我國市場，其具有外形美觀、自重輕、噪音小等特點，但仍沒有根本性解決減速機損壞、漏油等維修維護、小車運行機構偏斜啃軌問題，同時因為其高維修費用和維修耗時長的缺點，在我國市場占有率不高、難以推廣。綜上，如何使橋式起重機克服傳統缺陷，逐步向節能、環保、免維護、自重輕、智能化方向發展是目前亟待解決的問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了提供一種結構簡單、傳動簡單可靠的永磁起重機，從根本上解決傳統橋式起重機存在的上述缺陷，具有節能、環保、自重輕、智能化、噪音小等特點，顯著提高了起升機構的安全性，且保證對起升機構維護作業時不影響起重機使用。
[0005]本發明的技術方案是:
一種永磁起重機，包括橋架、與橋架連接固定的大車運行機構、設于橋架上的小車、設于小車上的起升機構、小車運行機構以及電氣控制系統，所述起升機構包括卷揚筒、穿設于卷揚筒中的卷筒軸、支撐于卷筒軸兩端的軸承座及驅動裝置，所述大車運行機構和小車運行機構分別包括安裝在橋架或小車兩側端梁上的驅動裝置及車輪組，其特征在于:
所述起升機構的驅動裝置包括間隔布置在所述卷揚筒內的卷筒軸上的多個外轉子永磁同步電動機，所述外轉子永磁同步電動機的轉子與卷揚筒連接并帶動卷揚筒轉動，所述外轉子永磁同步電動機的定子套裝于卷筒軸上并與卷筒軸保持同軸度，所述卷揚筒一端設有永磁制動器，另一端通過齒輪傳動副連接有高度限制器和光電編碼器I，所述卷筒軸一端的軸承座內設有壓式超載限制器； 所述大車運行機構和小車運行機構的驅動裝置均采用內轉子永磁同步電動機，所述內轉子永磁同步電動機與車輪組的車輪軸之間連接有永磁渦流耦合器，所述內轉子永磁同步電動機后端設有磁力盤式制動器，且內轉子永磁同步電動機的制動器側的電機軸頭上設有光電編碼器II。
[0006]上述的永磁起重機，所述卷筒軸為空心軸，其一端設置端子接線箱，電動機用電纜由卷筒軸的空心腔體引至各個外轉子永磁同步電動機與其繞組接線端相連。
[0007]上述的永磁起重機，所述電氣控制系統包括PLC控制器、電連接于PLC控制器輸出端的變頻器，所述光電編碼器1、I1、高度限制器、壓式超載限制器電連接于PLC控制器的輸入端，所述永磁制動器、磁力盤式制動器電連接于PLC控制器的輸出端，所述外轉子永磁同步電動機、內轉子永磁同步電動機與變頻器的輸出端電連接。
[0008]上述的永磁起重機，所述內轉子永磁同步電動機通過法蘭連接方式與套裝于永磁渦流耦合器外部的連接套筒一端連接，所述連接套筒另一端固定在相對應的橋架或小車兩側端梁上。
[0009]上述的永磁起重機，相鄰的所述外轉子永磁同步電動機之間設有間隔套間隔定位。
[0010]上述的永磁起重機，所述外轉子永磁同步電動機的轉子與卷揚筒之間利用花鍵連接，定子與卷筒軸之間利用花鍵連接。
[0011]上述的永磁起重機，所述齒輪傳動副由安裝于卷揚筒端部法蘭上的大齒圈、與大齒圈相嚙合的小齒輪組成，所述高度限制器安裝于小齒輪的齒輪軸上，所述光電編碼器I利用聯軸器連接于高度限制器后部。
[0012]上述的永磁起重機，所述磁力盤式制動器與內轉子永磁同步電動機組裝為一體。
[0013]本發明的有益效果是:
1、與傳統起重機相比，起升、運行機構的驅動電機均采用永磁同步電動機，具有低轉速大轉矩的優越性能，運行平穩，調速性能好。其中，起升機構的驅動電機(外轉子永磁同步電動機)的數量為多個，通過電氣控制系統實現分別控制和聯動控制相結合的方式。起重機的起升載荷不是恒定載荷，當起升載荷變化時選擇相應的控制方式，極大的節約了電能，提高了起重機的使用壽命。當起升機構一臺驅動電機出現故障時，其余驅動電機還可繼續工作，將驅動電機給作業帶來的影響降到最低，且便于維修。
[0014]2、起升、運行機構中取消了減速機及連接配件，具有結構簡單、傳力明確的特點，減少了起升、運行機構的故障點；減速機的取消顯著提高了機械效率，降低了電動機功率；減輕了起升機構的自重，進而減輕起重機小車的車架重量，使得起重機小車自重減輕，整機橋架鋼結構重量隨之降低。
[0015]3、起重機運行機構利用永磁渦流耦合器連接內轉子永磁同步電動機，永磁渦流耦合器具有超力矩丟轉功能，降低了起重機運行慣性力的影響，有效解決了起重機運行機構車輪組運行不同步發生偏斜啃軌的問題；另外，永磁渦流耦合器通過永磁體實現無接觸傳遞扭矩，實現電動機與車輪組之間的無接觸傳動，消除了傳動機構的振動，減弱了起重機的振動，節省電能的同時，提高了起重機的使用壽命。
[0016]4、電氣控制系統中PLC控制器、變頻器、永磁同步電動機和光電編碼器(跟蹤檢測裝置)形成閉環控制，啟動平穩，起升沖擊載荷對鋼結構橋架的沖擊小，可降低橋架鋼結構重量，延緩起重機鋼結構的疲勞，提高起重機使用壽命。起重機對廠房軌道梁的輪壓降低，起重機自身高度降低，進而綜合降低廠房建設成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是圖1中起升機構的結構示意圖；
圖3是圖1中小車運行機構的結構示意圖(大車運行機構與其同理)。
[0018]圖中序號說明:1大車運行機構、2橋架、3小車、4起升機構、5小車運行機構、6電氣控制系統、7軸承座、8永磁制動器、9卷揚筒、10電動機用電纜、11外轉子永磁同步電動機、12大齒圈、13軸承座、14光電編碼器1、15高度限制器、16小齒輪、17卷筒軸、18端子接線箱、19車輪組、20永磁渦流耦合器、21連接套筒、22內轉子永磁同步電動機、23光電編碼器II。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，該永磁起重機，包括橋架2、與橋架2連接固定的大車運行機構1、設于橋架2上的小車3、設于小車3上的起升機構4、小車運行機構5以及電氣控制系統6，所述起升機構4包括卷揚筒9、穿設于卷揚筒9中的卷筒軸17、支撐于卷筒軸17兩端的軸承座7、13及驅動裝置，所述大車運行機構I和小車運行機構5分別包括安裝在橋架2或小車3兩側端梁上的驅動裝置及車輪組。
[0020]其中，如圖2所示，起升機構4的驅動裝置包括間隔布置在卷揚筒9內的卷筒軸17上的多個外轉子永磁同步電動機11，所述外轉子永磁同步電動機11的轉子與卷揚筒9連接并帶動卷揚筒9轉動，所述外轉子永磁同步電動機11的定子套裝于卷筒軸17上并與卷筒軸17保持同軸度，所述卷揚筒9 一端設有永磁制動器8，另一端通過齒輪傳動副連接有高度限制器15和光電編碼器I 14，所述卷筒軸17 —端的軸承座13內設有壓式超載限制器。所述永磁制動器8為常閉式制動器，通電后打開工作，失電后制動，帶手動釋放功能(起重機失電時可人工手動將所吊物件放置地面)，安全可靠。所述卷筒軸17為空心軸，其一端設置端子接線箱18，電動機用電纜10由卷筒軸17的空心腔體引至各個外轉子永磁同步電動機11與其繞組接線端相連。本實施例中，卷揚筒9采用大剛度消應力卷筒。相鄰的所述外轉子永磁同步電動機11之間設有間隔套間隔定位。所述外轉子永磁同步電動機11的轉子與卷揚筒9之間利用花鍵連接，定子與卷筒軸17之間利用花鍵連接。所述齒輪傳動副由安裝于卷揚筒9端部法蘭上的大齒圈12、與大齒圈12相嚙合的小齒輪16組成，大齒圈12和小齒輪16為塑料材質，小車2上設有對應小齒輪16的支撐座(圖中省略)，所述高度限制器15安裝于小齒輪16的齒輪軸上，所述光電編碼器I 14利用聯軸器連接于高度限制器15后部。
[0021]大車運行機構I和小車運行機構5均采用分別驅動方式。如圖3所示，小車運行機構5采用內轉子永磁同步電動機22驅動，所述內轉子永磁同步電動機22與車輪組19的車輪軸之間連接有永磁渦流耦合器20，利用永磁渦流耦合器20實現軟連接，所述內轉子永磁同步電動機22后端設有磁力盤式制動器(圖中省略)，本實施例中，所述磁力盤式制動器米用二合一方式與內轉子永磁同步電動機22組裝為一體。內轉子永磁同步電動機22的制動器側的電機軸頭上設有光電編碼器II 23。本實施例中，所述內轉子永磁同步電動機22通過法蘭連接方式與套裝于永磁渦流耦合器20外部的連接套筒21 —端連接，所述連接套筒21另一端固定在相對應的小車端梁(圖中省略)上。大車運行機構I的驅動方式及相應配置與小車運行機構5相同。
[0022]所述電氣控制系統包括PLC控制器、電連接于PLC控制器輸出端的變頻器，所述光電編碼器I 14、光電編碼器II 23、高度限制器15、壓式超載限制器電連接于PLC控制器的輸入端，所述永磁制動器8、磁力盤式制動器電連接于PLC控制器的輸出端，所述外轉子永磁同步電動機11、內轉子永磁同步電動機22與變頻器的輸出端電連接。電氣控制屏置于起重機主梁內部。當光電編碼器I 14、光電編碼器II 23跟蹤檢測到卷揚筒9、車輪組19轉速與設定轉速發生偏差時，PLC控制器根據自補償原理下達控制指令給變頻器，通過變頻器調整外轉子永磁同步電動機11、內轉子永磁同步電動機22的轉速直至卷揚筒9、車輪組19轉速與設定相同。
【權利要求】
1.一種永磁起重機，包括橋架、與橋架連接固定的大車運行機構、設于橋架上的小車、設于小車上的起升機構、小車運行機構以及電氣控制系統，所述起升機構包括卷揚筒、穿設于卷揚筒中的卷筒軸、支撐于卷筒軸兩端的軸承座及驅動裝置，所述大車運行機構和小車運行機構分別包括安裝在橋架或小車兩側端梁上的驅動裝置及車輪組，其特征在于: 所述起升機構的驅動裝置包括間隔布置在所述卷揚筒內的卷筒軸上的多個外轉子永磁同步電動機，所述外轉子永磁同步電動機的轉子與卷揚筒連接并帶動卷揚筒轉動，所述外轉子永磁同步電動機的定子套裝于卷筒軸上并與卷筒軸保持同軸度，所述卷揚筒一端設有永磁制動器，另一端通過齒輪傳動副連接有高度限制器和光電編碼器I，所述卷筒軸一端的軸承座內設有壓式超載限制器； 所述大車運行機構和小車運行機構的驅動裝置均采用內轉子永磁同步電動機，所述內轉子永磁同步電動機與車輪組的車輪軸之間連接有永磁渦流稱合器，所述內轉子永磁同步電動機后端設有磁力盤式制動器，且內轉子永磁同步電動機的制動器側的電機軸頭上設有光電編碼器II。
2.根據權利要求1所述的永磁起重機，其特征在于:所述卷筒軸為空心軸，其一端設置端子接線箱，電動機用電纜由卷筒軸的空心腔體引至各個外轉子永磁同步電動機與其繞組接線端相連。
3.根據權利要求1所述的永磁起重機，其特征在于:所述電氣控制系統包括PLC控制器、電連接于PLC控制器輸出端的變頻器，所述光電編碼器1、I1、高度限制器、壓式超載限制器電連接于PLC控制器的輸入端，所述永磁制動器、磁力盤式制動器電連接于PLC控制器的輸出端，所述外轉子永磁同步電動機、內轉子永磁同步電動機與變頻器的輸出端電連接。
4.根據權利要求1所述的永磁起重機，其特征在于:所述內轉子永磁同步電動機通過法蘭連接方式與套裝于永磁渦流耦合器外部的連接套筒一端連接，所述連接套筒另一端固定在相對應的橋架或小車兩側端梁上。
5.根據權利要求1所述的永磁起重機，其特征在于:相鄰的所述外轉子永磁同步電動機之間設有間隔套間隔定位。
6.根據權利要求1所述的永磁起重機，其特征在于:所述外轉子永磁同步電動機的轉子與卷揚筒之間利用花鍵連接，定子與卷筒軸之間利用花鍵連接。
7.根據權利要求1所述的永磁起重機，其特征在于:所述齒輪傳動副由安裝于卷揚筒端部法蘭上的大齒圈、與大齒圈相嚙合的小齒輪組成，所述高度限制器安裝于小齒輪的齒輪軸上，所述光電編碼器I利用聯軸器連接于高度限制器后部。
8.根據權利要求1所述的永磁起重機，其特征在于:所述磁力盤式制動器與內轉子永磁同步電動機組裝為一體。
【文檔編號】B66C17/04GK104140047SQ201410368492
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】郭新江, 齊躍, 霍恒, 李建輝, 郭自立 申請人:遼寧華禹重工有限公司